Oropel

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Soluciones solidad y exsoluciones

La importancia de las texturas bajo el microscopio, no son solo identifican pares de minerales asociados, si no también obtener información sobre las temperaturas de formación y sobre la génesis de los minerales.

Solución solida sustitucional: los átomos del metal soluto remplazan a los átomos del metal solvente en sus posiciones normales dentro de la malla cristalina. Esto origina una expansión o una contracción de la celda unitaria, según sea el tamaño del átomo sustituyente, respecto al sustituido. Mientras más semejante es el radio de los átomos del solvente y del soluto menor será la distorsión y más amplia es la posibilidad de formar solución solida. En las menas prevalece el tipo de solución solida sustitucional.

Solución solida intersticial: los átomos del soluto están dispersos en los espacios vacantes entre los átomos del solvente o son introducidos dentro de la malla cristalina, en adición a los átomos del solvente. Este tipo de solución solida no es común en los metales y en general, se requiere que el átomo soluto tenga un radio atómico claramente menor que el átomo solvente. Las dimensiones de la celda unitaria son siempre incrementadas. La intersticial solo se puede esperar en algunos minerales no estequeometricos, como Py y Pirrotina.

Solución solida (Proxi): puede ocurrir en algunos minerales no estequeometricos. En estos, un pequeño número de átomos de metal ocupan las posiciones normalmente ocupados por átomos de Azufre (S) o Arsenico (As). Es asi como Marcasita, Loellingita y Wurtzita.

Condiciones que favorecen la solucion solida: 1) Que átomos del soluto y del solvente sean aproximadamente del mismo tamano (radios atomicos difieran menos del 15%) 2) Que no formen compuestos intermedios 3) Que tengan la misma valencia 4) Que tengan la misma estructura cristalina.

Las soluciones solidas mas comunes son: Oro – Plata, Oro – Cobre, Oro – Antimonio, Oro – Bismuto, Bismuto – Teluro, Arsenico – Antimonio, Plata – Antimonio, Cobre – Arsenico

Algunas soluciones solidas en metales: Oro – Plata (Electrum): el Oro, cuando es rico en Plata (menor 25%) es amarillo pálido homogéneo, con mayor reflectividad que el Oro. Puede tener zonación que se debe a pequeñas variaciones en el contenido de Plata, que se notan en distintas zonas, más reflectivas. Oro – Cobre (Aurocuprita): forman una serie continua de solución solida. La diferencia en los diámetros atómicos, de 12.5% es mayor que en el caso Oro – Plata, donde es solo de 0.2%. Parte del Oro contiene pequeñas cantidades de Cu, que le dan tonalidades amarillo, anaranjados, de menor  reflectividad que el Oro puro. Soluciones solidas Cobre – Plata (tambien con diferencias de diametros atómicos de 12.5%) son raras en la naturaleza. En el lago Superior USA, un caso excepcional con textura eutéctica tiene Cu en exceso. Cobre – Arsenico: tienen diferentes valencias y estructuras cristalinas, pero presentan radio atomico favorable. Se han encontrado 3 minerales de Cu – As. 1) Whitneyita Cu9As cubico 2) Algodononita Cu6As hexagonal 3) Domeykita Cu3As cubico y hexagonal (β). Arsenico – Antimonio: los intercrecimientos naturales consisten en: - Allemontita I: mezcla de la fase Sb y fase AsSb - Allemontita II: es la fase AsSb solo y que ocurre menos comunmente (Stibarsenico) - Allemontita III: mezcla de la fase As y AsSb. Oro – Antimonio: el compuesto AuSb2 se conoce como el mineral Aurostibita y puede ocurrir tanto en vetas de Oro como Estibita – Oro. La Aurostibita es blanca con tinte crema y tiene reflectividad semejante al Oro. En las menas de Estibnita tiende a disociarse en una etapa posterior a la formacion de la veta, originando el “Oro herrumbroso refractario” que es comun en las vetas de Oro – Estibnita. Oro – Bismuto: ocurre en la naturaleza como el mineral “Maldonita” Au2Bi, en vetas de Oro – Cuarzo. Soluciones solidas en Oxidos de minerales. Estas soluciones solidas son más limitadas que en los metales, debido a que las mallas cristalinas son más complejas y se dan a mas altas To.

Ilmenita – Hematita: ejemplo mas conocido de solucion solida sustitucional. Ambos minerales forman una serie continua de soluciones solidas a To superiores a 600oC y si alguna de estas es enfriada rápidamente ella queda preservada en estado metaestable. Si el enfriamiento es lento, se desmezcla en 2 soluciones solidas continuando el proceso hasta obtenerse como producto finales la Ilmenita, con aproximadamente 6% de Fe2O3 aun en solución solida y la Titanohematita, que es una Hematita con coerca de 10% de TiO2 también en solución solida. Magnetita – Ilmenita: a altas To el Ti puede entrar en soluciones solidas con Magnetita formando un mineral homogéneo, parecido a la Ilmenita, débilmente anisótropo y que tiene fuerte magnetismo. Traspasa propiedades magnéticas a Ilmenita. En solución solida existe Ilmenita paramagnética, por lo tanto algunas Hematitas pueden adquirir escaso magnetismo. Hemetita incorporando Ilmenita aumenta reflectividad y color gris – pardo. Magnetita – Hematita: estos metales forman una solución solido parcial a alta To, la que se desmezcla al enfriarse lentamente para formar un intercrecimiento de laminas de Hematita en la direccion (111) de la Magnetita, la textura resultante de la exsolucion es casi idéntica con la textura que resulta del reemplazamiento de Magnetita por Hematita (Martitizacion) en procesos hipogenos o en oxidacion supergenica. La distinción esta en que en los intercrecimientos de exsoluciones las laminas de Hematita estan distribuidas uniformemente a través de la Magnetita, no habiendo concentración de Hematita en los margenes del cristal. Menor a 600oC se satura un componente en relación a otro, se da la desmezcla o exsolucion que tienen To bien definida. Mineral Geotermometros.

Exsoluciones: La desmezcla de una solución solida ocurre comúnmente por difusión de los átomos o iones a través de la malla cristalina de la sustancia solvente. El proceso de difusion en los minerales, sean estos oxidos o sulfuros requiere que los cationes del soluto y del solvente intercambien lugares en la malla cristalina.

Clasificación geométrica de texturas de exsoluciones con algunas To posible de desmezcla.

Punteadas en gotas o como emulsion Pirrotina (Po) en Blenda, Cpy en Bl 350 – 400, Bl e EstanitaGalena en Tetrahedrita, Th en Ga, Il en Hm. Laminar o lamelar Cpy en Bornita 450 – 500,Calcosina en Bornita 375 – 400, Millerita en Cpy,Po (monoclinica) en Po (hexagonal) <>Covelina en Calcosina 50 – 75,Il en Cr, Hm en Il 600 – 700, Hm en Casiterita,Pentlandita en Cubanita 400. En estrella Bl en Cpy,  500 – 550,Estanita en Cpy 500, En llamas Mackinawita en Cpy, Pentlandita en PoMackinawita en Pentlandita 425 – 450, Mirmequitica o grafica NNicolita – Breitouptita,Calcosina – Galena,Tantalita – Uranita,Galena – Argentita 500 – 600.  Mayor temperatura (>500oC): Casiterita – Turmalina,Wolframita – Topacio, Molibdenita – Granate, Mg – Qz,Hem – Rodonita,Po, Loellingita. Temperatura media (500 – 250oC): Galena – Qz, Tetrahedrita – Fl, Stanita, Bornita. Menor Temperatura (250oC): Estilbita – Rodocrosita, Rejalgar – Siderita, Cinabrio, Teluros, Argentita, Calcosita, Pirargirita, Marcasita (bajo 300oC).



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